FYZIKÁLNE A CHEMICKÉ VLASTNOSTI KOVOV - CHÉMIA - 2025

Tieto vlastnosti kovov, a to ako fyzikálno-chemických, sú kľúčom k výstavbe nespočetných artefaktov a inžinierske stavby, rovnako ako dekoračný ozdoby v rôznych kultúrach a slávnosti.

Od nepamäti vyvolali zvedavosť pre svoj atraktívny vzhľad, ktorý kontrastuje s nepriehľadnosťou hornín. Niektoré z týchto najhodnotnejších vlastností sú okrem iného vysoká odolnosť proti korózii, nízka hustota, veľká tvrdosť a húževnatosť a elasticita.

Kovy sú na prvý pohľad rozpoznateľné podľa ich lesklých a zvyčajne strieborných povrchov. Zdroj: George Becker prostredníctvom spoločnosti Pexels.

V chémii sa viac zaujíma o kovy z atómového hľadiska: o správanie ich iónov proti organickým a anorganickým zlúčeninám. Podobne sa soli môžu pripraviť z kovov na veľmi špecifické použitie; napríklad soli medi a zlata.

Ľudstvo však prvýkrát uchvátili fyzikálne vlastnosti. Všeobecne sa vyznačujú trvanlivosťou, čo platí najmä v prípade ušľachtilých kovov. Takže všetko, čo sa podobalo zlatu alebo striebru, sa považovalo za cenné; Vyrobili sa mince, šperky, šperky, retiazky, sochy, taniere atď.

Kovy sú najrozšírenejšími prvkami v prírode. Stačí sa pozrieť na periodickú tabuľku a potvrdiť, že takmer všetky jej prvky sú kovové. Vďaka nim boli dostupné materiály na vedenie elektrického prúdu v elektronických zariadeniach; to znamená, že sú to technologické tepny a kosti budov.

Fyzikálne vlastnosti kovov

Fyzikálne vlastnosti kovov sú tie, ktoré ich definujú a diferencujú ako materiály. Nie je potrebné, aby sa podrobili akejkoľvek transformácii spôsobenej inými látkami, ale fyzickými účinkami, ako sú ich zahrievanie, deformovanie, leštenie alebo ich len pozeranie.

lesk

Prevažná väčšina kovov je lesklá a majú tiež sivé alebo strieborné farby. Existujú niektoré výnimky: ortuť je čierna, meď je načervenalá, zlato je zlatá a osmium vykazuje modrasté odtiene. Tento jas je spôsobený interakciami fotónov s povrchom elektronicky delokalizovaným kovovou väzbou.

tvrdosť

Kovy sú tvrdé, okrem alkalických a niektorých ďalších. To znamená, že kovová tyč bude schopná poškriabať povrch, ktorého sa dotýka. V prípade alkalických kovov, ako je rubídium, sú také mäkké, že ich možno nechať škrabať nechtom; aspoň predtým, ako začnú korodovať mäso.

kujnosť

Kovy sú obvykle kujné pri rôznych teplotách. Keď je kov zasiahnutý, a ak je zdeformovaný alebo rozdrvený bez lomu alebo rozpadania, potom sa hovorí, že kov je kujný a vykazuje kujnosť. Nie všetky kovy sú kujné.

kujnosť

Kovy môžu byť, okrem tvárnej, tvárné. Ak je kov tažný, je schopný podstúpiť deformácie v rovnakom smere, akoby sa stal vláknom alebo drôtom. Ak je známe, že s kovom možno obchodovať v káblových kolesách, môžeme potvrdiť, že ide o tvárný kov; napríklad medené a zlaté drôty.

Syntetické kryštály zlata. Alchemist-hp (talk) www.pse-mendelejew.de

Tepelná a elektrická vodivosť

Kovy sú dobrými vodičmi tepla aj elektriny. Medzi najlepšie vodiče tepla máme hliník a meď; zatiaľ čo tie, ktoré vedú elektrinu najlepšie, sú striebro, meď a zlato. Preto je meď v priemysle vysoko cenená pre svoju vynikajúcu tepelnú a elektrickú vodivosť.

Medené drôty. Scott ehardt

zvučnosť

Kovy sú zvukové materiály. Ak narazíte na dve kovové časti, vytvorí sa pre každý kov charakteristický zvuk. Odborníci a milovníci kovov ich v skutočnosti dokážu rozlíšiť podľa zvuku, ktorý vydávajú.

Vysoké teploty topenia a varu

Kovy pred tavením vydržia vysoké teploty. Niektoré kovy, ako napríklad volfrám a osmium, sa topia pri teplotách 3422 ° C a 3033 ° C. Zinok (419,5 ° C) a sodík (97,79 ° C) sa však topia pri veľmi nízkych teplotách.

Medzi všetkými, cézium (28,44 ° C) a gálium (29,76 ° C) sú tie, ktoré sa topia pri najnižších teplotách.

Z týchto hodnôt je možné získať predstavu o tom, prečo sa vo zváračských procesoch používa elektrický oblúk a spôsobujú intenzívne záblesky.

Na druhej strane samotné vysoké teploty topenia naznačujú, že všetky kovy sú pri izbovej teplote (25 ° C) tuhé; S výnimkou ortuti, jediný kov a jeden z mála chemických prvkov, ktorý je kvapalný.

Ortuť v tekutej forme. Bionerd

zliatiny

Aj keď to nie je fyzikálna vlastnosť, kovy sa môžu navzájom miešať za predpokladu, že sa ich atómy dokážu prispôsobiť a vytvárať zliatiny. Toto sú teda tuhé zmesi. Jeden pár kovov môže byť legovaný ľahšie ako iný; a niektoré v skutočnosti nemôžu byť legované vôbec kvôli nízkej afinite medzi nimi.

Meď „vyjde“ s cínom, zmieša sa s ňou a vytvorí bronz; alebo so zinkom, na vytvorenie mosadze. Zliatiny ponúkajú viac alternatív, keď samotné kovy nemôžu spĺňať požadované vlastnosti pre určitú aplikáciu; ako keď chcete kombinovať ľahkosť jedného kovu s húževnatosťou druhého.

Chemické vlastnosti

Chemické vlastnosti sú tie, ktoré sú vlastné ich atómom a ako interagujú s molekulami mimo svojho prostredia, aby prestali byť kovmi, aby sa stali inými zlúčeninami (oxidy, sulfidy, soli, organokovové komplexy atď.). Ide teda o ich reaktivitu a ich štruktúru.

Štruktúry a odkazy

Kovy, na rozdiel od nekovových prvkov, nie sú zoskupené ako molekuly, MM, ale ako sieť atómov M držaných pohromade svojimi vonkajšími elektrónmi.

V tomto zmysle kovové atómy zostávajú pevne spojené „morom elektrónov“, ktoré ich kúpa, a idú všade; to znamená, že sú delokalizované, nie sú fixované v žiadnej kovalentnej väzbe, ale tvoria kovovú väzbu. Táto sieť je veľmi usporiadaná a opakujúca sa, takže máme kovové kryštály.

Kovové kryštály rôznych veľkostí a plných nedokonalostí a ich kovové väzby sú zodpovedné za pozorované a zmerané fyzikálne vlastnosti kovov. Skutočnosť, že sú farebné, jasné, dobré vodiče a zvuk, je spôsobená ich štruktúrou a elektronickou delokalizáciou.

Existujú kryštály, v ktorých sú atómy kompaktnejšie ako ostatné. Preto kovy môžu byť rovnako husté ako olovo, osmium alebo irídium; alebo tak ľahké ako lítium, ktoré je schopné plávať na vode pred reakciou.

korózie

Kovy sú náchylné na koróziu; aj keď niektoré z nich môžu za normálnych podmienok (ušľachtilé kovy) výnimočne odolávať. Korózia je postupná oxidácia kovového povrchu, ktorá končí drobením a spôsobuje škvrny a diery, ktoré kazia jeho lesklý povrch, ako aj ďalšie nežiaduce farby.

Kovy, ako je titán a irídium, majú vysokú odolnosť proti korózii, pretože vrstva ich oxidov nereaguje s vlhkosťou, ani neumožňujú kyslíku preniknúť dovnútra kovu. A z najľahších kovov, ktoré korodujú, máme železo, ktorého hrdzu rozoznáva hnedá farba.

Redukčné činidlá

Niektoré kovy sú vynikajúcimi redukčnými činidlami. To znamená, že sa vzdajú elektrónov iným druhom, ktoré majú hlad. Výsledkom tejto reakcie je to, že sa nakoniec stanú katiónmi, ^{Mn +} , kde n je oxidačný stav kovu; to znamená jej kladný náboj, ktorý môže byť viacmocný (väčší ako 1+).

Napríklad alkalické kovy sa používajú na redukciu niektorých oxidov alebo chloridov. Keď sa to stane so sodíkom, Na, stráca svoj jediný valenčný elektrón (pretože patrí do skupiny 1) a stáva sa sodíkovým iónom alebo katiónom, Na ⁺ (monovalentný).

Podobne ako pri vápniku, Ca (skupina 2), ktorý stráca dva elektróny namiesto jedného a zostáva ako dvojmocný katión Ca2 ⁺ .

Kovy môžu byť použité ako redukčné činidlá, pretože sú to elektropozitívne prvky; s väčšou pravdepodobnosťou sa vzdajú svojich elektrónov, ako ich získajú od iných druhov.

reaktivita

Keď už bolo povedané, že elektróny majú tendenciu strácať elektróny, dá sa očakávať, že sa vo všetkých svojich reakciách (alebo vo väčšine) premenia na katióny. Teraz tieto katióny zjavne interagujú s aniónmi za vzniku širokej škály zlúčenín.

Napríklad alkalické kovy a kovy alkalických zemín reagujú priamo (a výbušne) s vodou za vzniku hydroxidov, M (OH) _n , tvorených iónmi ^{Mn +} a OH ^- alebo väzbami M-OH.

Keď kovy reagujú s kyslíkom pri vysokých teplotách (napríklad tie, ktoré dosiahli plameňom), sa prevádzajú do M ₂ O _n oxidy (Na ₂ O, CaO, MgO, AI ₂ O ₃ , atď.). Je to preto, že vo vzduchu máme kyslík; ale aj dusík, a niektoré kovy môžu tvoriť zmes oxidov a nitridov, M ₃ N _N (TiN, AIN, GAN, Be ₃ N ₂ , Ag ₃ N, atď.).

Kovy môžu byť napadnuté silnými kyselinami a zásadami. V prvom prípade sa získajú soli av druhom opäť hydroxidy alebo zásadité komplexy.

Oxidová vrstva, ktorá pokrýva niektoré kovy, bráni kyselinám v útoku na kov. Napríklad kyselina chlorovodíková nemôže rozpustiť všetky kovy za vzniku svojich vo vode rozpustných chloridov kovov.

Referencie

1. Whitten, Davis, Peck a Stanley. (2008). chémia (8. vydanie). CENGAGE Learning.
2. Shiver a Atkins. (2008). Anorganická chémia. (Štvrté vydanie). Mc Graw Hill.
3. Domáce vedecké nástroje. (2019). Lekcia o kovovej vede. Obnovené z: learning-center.homesciencetools.com
4. Vydavateľská skupina Rosen. (2019). Kovy. Obnovené z: pkphysicalscience.com
5. Toppr. (SF). Chemické vlastnosti kovov a nekovov. Obnovené z: toppr.com
6. Wikipedia. (2019). Kov. Obnovené z: en.wikipedia.org